KR100336875B1 - Apparatus and method for generating pulse ion beam in electron beam deposition equipment - Google Patents

Apparatus and method for generating pulse ion beam in electron beam deposition equipment Download PDF

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Abstract

PURPOSE: An apparatus and a method for generating a pulse ion beam in electron beam deposition equipment are provided to neutralize a substrate and optimize a state of the substrate by applying a pulse type anode voltage to an anode. CONSTITUTION: A pulse ion beam generator(1) is formed with an anode(10), a cathode(20), and a magnet(30). A substrate(40) is connected to a chamber ground(50). The pulse ion beam generator(1) and the substrate(40) are installed in the inside of a vacuum chamber(60). The anode(10) is used for striking accelerated Ar ions on the substrate(40). The anode(10) is connected to an emitter of a switching transistor(70). A pulse signal generator(80) is connected to a base of the switching transistor(70) in order to apply an RF pulse signal. An anode power supply(90) is connected to a collector of the switching transistor(70). The substrate(40) and the chamber ground(50) are connected to a negative terminal of the anode power supply(90) through a resistor(R10). The cathode(20) and a current meter(110) are connected to a down transformer(100). An intermediate tap of the second side of the down transformer(100) is connected to the collector of the switching transistor(70) through a current meter(110A), a rectifier(120), and a resistor(R20). A mass flow controller(130) is inserted into a supply tube(135).

Description

전자빔 증착장치용 펄스 이온빔 발생장치 및 그 방법Pulse ion beam generator for electron beam deposition apparatus and method

본 발명은 전자빔 증착장치용 펄스 이온빔 발생장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 펄스형 애노드 전압의 인가에 의해 기판(모재)을 최적상태로 중화시킴과 동시에 애노드의 과열을 방지하고 고에너지 이온빔의 발생에 따라 금속, 산화물, 화합물 등을 유리 또는 저융점 물질 위에도 밀착력이 높고 광학적 특성이 우수한 박막의 코팅이 이루어질 수 있게 하는 전자빔 증착장치용 엔드홀 타입(end Hall type) 펄스 이온빔 발생장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pulse ion beam generator for electron beam deposition apparatus and a method thereof, in particular to neutralize the substrate (base material) in an optimal state by the application of a pulsed anode voltage, to prevent overheating of the anode and to generate a high energy ion beam End-hole type pulse ion beam generator and method for electron beam evaporation apparatus which enables metal, oxide, compound and the like to be coated on glass or low melting point material with high adhesion and excellent optical properties. It is about.

일반적으로 카메라 렌즈의 무반사 코팅, 레이저 공명기용 거울 둥의 고반사율 코팅, 밴드패스필터 또는 간섭필터용 금속코팅 등 광학계에는 분야별로 요구되는 최적의 광학적 특성을 갖는 기능성 광학제품을 제작하는 것이 요구된다.In general, optical systems such as an anti-reflective coating of a camera lens, a high-reflective coating of a mirror resonator for a laser resonator, a metal coating for a bandpass filter or an interference filter, etc., are required to manufacture functional optical products having optimal optical properties required for each field.

이러한 기능성 광학부품은 Cr, Al, Cu, Ag 등과 같은 단일금속, Al2O3, SiO2, TiO2, ZnO2등과 같은 산화물 또는 TiN, Si3N4, MgF2등과 같은 화합물들을 수십에서 수백nm(1nm-109m) 단위로 유리나 아크릴 위에 단일 또는 다중 코팅하여 완성되어 진다.These functional optical components are made of single metals such as Cr, Al, Cu, Ag, etc., oxides such as Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , ZnO 2 , or compounds such as TiN, Si 3 N 4 , MgF 2 . It is completed by single or multiple coatings on glass or acrylic in nm (1 nm-10 9 m) units.

금속코팅은 주로 전자빔 증착장비 또는 스퍼터(sputter) 장비를 이용하며, 장비의 구성 및 코팅조건에 따라서 박막의 특성은 확연히 달라지게 되어 최적의 장비구성과 공정조건을 결정하지 못하면 박막의 밀착력이 약하거나 외부환경에 따라서 광학적 특성이 변화될 뿐만 아니라 굴절율, 전도도, 투과율, 반사율 둥과 같은전기적/광학적 특성이 그 물질 고유의 특성을 갖지 못하여 열화현상이 나타나게 된다.Metal coating mainly uses electron beam evaporation equipment or sputter equipment, and the characteristics of the thin film are clearly changed according to the composition and coating conditions of the equipment. If the optimum equipment composition and process conditions cannot be determined, the adhesion of the thin film is weak or Not only does the optical characteristic change depending on the external environment, but the electrical / optical characteristics such as refractive index, conductivity, transmittance, and reflectance are not inherent in the material, resulting in deterioration.

기존의 전자빔 증착에서는 피증착 소오스(source) 물질에 고에너지를 인가하여 증발된 소오스 물질이 금속재, 유리 또는 아크릴 등의 기판에 증착될때 증착이 용이하게 이루어질 수 있도록 기판을 결합 가능온도까지 상승시키는 것이 필요하다.In the conventional electron beam deposition, it is necessary to apply high energy to the source material to be deposited so that the substrate is raised to a bondable temperature so that the vaporized source material is easily deposited when deposited on a substrate such as metal, glass or acrylic. need.

그런데 아크릴이나 유리 등의 기판을 사용하는 경우에는 기판의 온도를 상승시키는데 한계가 있으므로 가속된 고에너지의 이온빔을 기판에 충돌시켜서 기판을 활성화시키는 방법을 채택하고 있다.However, in the case of using a substrate such as acrylic or glass, there is a limit to raising the temperature of the substrate. Therefore, a method of activating the substrate by colliding the accelerated high energy ion beam with the substrate is adopted.

이러한 이온빔 활성화 방법은 캐소드를 가열하여 발생된 열전자에 의해 불활성 가스의 일종인 Ar가스를 여기시켜 이온화된 Ar+이 양극에 인가된 플러스 전압에 따라 반발력이 작용하여 고에너지의 이온빔이 상기한 기판을 때리도록 함에 의해 기판 표면을 여기시키고 있다.This ion beam activation method excites Ar gas, which is a kind of inert gas, by the hot electrons generated by heating the cathode, and the repulsive force acts according to the positive voltage applied to the ionized Ar + to the anode, so that the high energy ion beam hits the substrate. The substrate surface is excited by being rolled up.

그런데 이러한 이온빔 활성화 방법을 사용하는 경우 시간의 경과에 따라 Ar+ 이온이 기판과 충돌하여 기판이 양성화되는 현상이 발생한다. 따라서, 금속코팅을 하는 경우 가장 중요한 문제는 모재(기판)의 전기적 중화와 이온 에너지의 조절 문제이다. 즉, 증착코팅시에 이온빔에 의한 모재의 양성화를 전기적으로 중화시키기 위해 음극으로부터의 전자를 모재쪽으로 이동시켜야 하나 이는 2차전류의 과류현상으로 인하여 완전한 중화가 어렵다. 종래에는 이를 해결하기 위하여 반응가스와 Ar가스의 양을 조절하여 모재의 중화를 향상시킬 수 는 있으나 이는 공정 진공도와코팅박막의 조성비 조절에 문제가 발생하게 된다.However, when the ion beam activation method is used, a phenomenon occurs in which Ar + ions collide with the substrate over time, thereby causing the substrate to be posited. Therefore, the most important problem in the case of metal coating is the electric neutralization of the base material (substrate) and the control of ion energy. That is, in order to electrically neutralize the protonation of the base material by the ion beam during the deposition coating, electrons from the cathode must be moved toward the base material, which is difficult to completely neutralize due to the secondary current overflow phenomenon. Conventionally, in order to solve this problem, it is possible to improve the neutralization of the base material by adjusting the amount of the reaction gas and the Ar gas, but this causes a problem in controlling the composition ratio of the process vacuum and the coating thin film.

또한 아크릴이나 폴리머 필름과 같이 결합의 활성화를 위한 공정온도를 증가시키기 어려운 경우에는 이온빔의 에너지를 증가시켜야 하나 양극(anode)에 인가되는 애노드 전압(V1)이 도 1에 도시된 바와같이 일정한 DC 전압이므로 시간의 경과에 따라 과열현상에 의해 DC 200V 이상의 애노드 전압 인가가 불가능한 문제가 있다.In addition, when it is difficult to increase the process temperature for activation of the bond, such as acrylic or polymer film, the energy of the ion beam should be increased, but the anode voltage V1 applied to the anode is constant as shown in FIG. 1. Therefore, there is a problem that it is impossible to apply the anode voltage of DC 200V or more due to overheating with time.

한편 카우프만 타입(Kaufman type)의 이온총을 사용할 경우 2000eV 까지 이온 에너지를 증가시키는 것이 가능하지만 이온의 전류밀도가 제한적이고 제작과 유지보수가 어려워 대량 생산용으로는 부적절하다.On the other hand, if Kaufman type ion gun is used, it is possible to increase ion energy up to 2000eV, but it is not suitable for mass production due to the limited current density of ion and difficulty in manufacturing and maintenance.

이에 반하여 널리 사용되고 있는 상기한 엔드홀 타입(end Hall type)의 전자총은 전류밀도가 카우프만 타입에 비하여 약 3배정도 크고 제작이 간단하며 이온빔의 발산성이 커서 대형장비에 적합하나 기판에 인가되는 이온의 에너지가 낮다는 단점이 있다.On the other hand, the above-mentioned end-hole type electron guns are widely used, which are about three times larger than the Kaufmann type, are simple to manufacture, and have high ion beam divergence. The disadvantage is low energy.

이러한 문제를 해결하기 위한 노력으로 가스의 이온화율을 높이기 위해 RF 코일을 적용하거나, 중화용 전자총을 따로 설치하여 모재의 중화문제를 해결하고자 하는 연구가 진행되고 있으나 이들은 장비를 복잡하게 만들고 모재의 중화문제와 이온 에너지의 증가를 동시에 해결하지는 못하였다.In an effort to solve these problems, researches are being conducted to solve the neutralization problem of the base metal by applying an RF coil or installing a neutralizing electron gun separately to increase the ionization rate of the gas. The problem and the increase in ion energy were not solved at the same time.

따라서 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 펄스형 애노드 전압의 인가에 의해 기판(모재)을 최적상태로 중화시킴과 동시에 양극의 과열을 방지하고 고에너지 이온빔의 발생에 따라 금속, 산화물, 화합물 등을 유리 또는 저융점 물질 위에도 밀착력이 높고 광학적 특성이 우수한 박막의 코팅이 이루어질 수 있게 하는 전자빔 증착장치용 엔드흘 타입 펄스 이온빔 발생장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and its object is to neutralize the substrate (base material) in an optimal state by the application of a pulsed anode voltage and to prevent overheating of the anode and to generate a high energy ion beam. Accordingly, the present invention provides an end-flow pulsed ion beam generator for an electron beam deposition apparatus and a method for coating a thin film having high adhesion and optical properties on a glass or a low melting point material to a metal or an oxide.

도 1은 종래의 펄스 이온빔 발생장치의 애노드에 인가되는 애노드 전압의 파형도,1 is a waveform diagram of an anode voltage applied to an anode of a conventional pulsed ion beam generator;

도 2는 본 발명에 따른 전자빔 증착장치용 펄스 이온빔 발생장치의 회로 구성도,2 is a circuit diagram of a pulsed ion beam generator for an electron beam deposition apparatus according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 펄스 이온빔 발생장치의 애노드에 인가되는 애노드 전압의 파형도이다.3 is a waveform diagram of an anode voltage applied to an anode of a pulsed ion beam generator according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ** Explanation of Signs of Major Parts of Drawings *

1 ; 이온빔 발생장치 5 ; 피증착물질 소오스One ; Ion beam generator 5; Deposition Source

10 ; 애노드 20 ; 캐소드10; Anode 20; Cathode

30 ; 마그네트 40 ; 기판30; Magnet 40; Board

50 ; 챔버 그라운드 60 ; 진공챔버50; Chamber ground 60; Vacuum chamber

70 ; 스위칭 트랜지스터 80 : 펄스신호 발생장치70; Switching transistor 80: pulse signal generator

90 ; 애노드 파워 서플라이 100 ; 트랜스포머90; Anode power supply 100; Transformer

110,110A ; 전류계 120 ; 정류부110,110A; Ammeter 120; Rectifier

130 ; MFC 135 ; 공급관130; MFC 135; Supply pipe

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판에 소오스 물질을 증착시키기 위한 전자빔 증착장치의 이온빔 발생장치에 있어서, 펄스 폭 조절이 가능한 펄스 신호를 발생하기 위한 펄스신호 발생수단과, 상기 펄스신호의 인가에 따라 고압의 펄스형 전압신호를 출력하는 스위칭 트랜지스터와, 가열에 의해 열전자를 방출하기 위한 캐소드와, 상기 방출된 열전자에 의해 이온화되는 Ar 가스를 공급하기 위한 Ar 가스 공급수단과, 상기 스위칭 트랜지스터의 출력에 접속되어 펄스형 전압신호가 인가되는 제1기간에는 상기 열전자를 흡인하고, 이온화된 Ar 이온을 반발 가속시키기 위한 애노드로 구성되어, 상기 제1기간에 반발 가속된 Ar 이온에 의해 양성화된 상기 기판을 상기 펄스형 전압신호의 전압이 인가되지 않는 제2기간 동안 상기 방출된 열전자를 이용하여 중화시키는 것을 특징으로 하는 전자빔 증착장치의 이온빔 발생장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an ion beam generator of an electron beam deposition apparatus for depositing a source material on a substrate, comprising: pulse signal generating means for generating a pulse signal of which pulse width is adjustable; A switching transistor for outputting a high voltage pulse type voltage signal upon application, a cathode for emitting hot electrons by heating, an Ar gas supply means for supplying Ar gas ionized by the emitted hot electrons, and the switching transistor An anode for sucking the hot electrons and repulsing the ionized Ar ions in a first period connected to the output of the pulsed voltage signal and being positively accelerated by the Ar ions accelerated in the first period. The emitted hot electrons may be transferred to the substrate during a second period in which the voltage of the pulsed voltage signal is It provides an ion beam generated in the electron beam vapor deposition apparatus device, comprising a step of using neutralized.

또한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 애노드에 펄스형 전압이 인가되는 제1기간 동안 캐소드로부터 방출된 열전자에 의해 Ar 가스를 이온화함과 동시에 이온화된 Ar 이온을 반발 가속시켜 기판을 활성화시키는 단계와, 상기 Ar 이온에 의해 양성화된 상기 기판을 상기 펄스형 전압신호의 전압이 인가되지 않는 제2기간 동안상기 방출된 열전자를 이용하여 중화시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자빔 증착장치의 이온빔 발생방법을 제공한다.In addition, according to another aspect of the invention, the step of activating the substrate by ionizing the Ar gas by the hot electrons emitted from the cathode during the first period when the pulsed voltage is applied to the anode and at the same time by repulsing the ionized Ar ions; And neutralizing the substrate positively formed by the Ar ions using the emitted hot electrons during a second period in which the voltage of the pulsed voltage signal is not applied. to provide.

상기한 바와같이 본 발명에서는 애노드에 펄스형 전압을 인가함에 의해 기판을 최적의 상태로 중화시킬 수 있고 펄스파 발생장치로부터 공급되는 펄스전압의 폭을 조절함에 의해 양극의 가열을 방지한 상태에서 400eV 이상의 고에너지를 갖는 이온빔의 발생이 가능하여, 유리는 물론 아크릴과 폴리머 필름 등의 저융점 물질을 포함한 어떠한 모재에도 증착이 가능하고 분자들의 이동도 향상과 장비의 대형화를 이룰 수 있으며, 증착막은 밀착력이 높고 광학적/물리적 특성이 우수한 성질을 나타낸다.As described above, in the present invention, by applying a pulsed voltage to the anode, the substrate can be neutralized in an optimal state, and 400 eV is prevented from being heated by controlling the width of the pulse voltage supplied from the pulse wave generator. It is possible to generate ion beams with high energy, which can be deposited on any base material including glass, low melting point materials such as acrylic and polymer films, and can improve the mobility of molecules and increase the size of equipment. This high and optical / physical property shows excellent properties.

(실시예)(Example)

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도 1은 종래의 펄스 이온빔 발생장치의 애노드에 인가되는 애노드 전압의 파형도, 도 2는 본 발명에 따른 전자빔 증착장치용 엔드흘 타입(end Hall type) 펄스 이온빔 발생장치의 회로 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 펄스 이온빔 발생장치의 애노드에 인가되는 애노드 전압의 파형도이다.1 is a waveform diagram of an anode voltage applied to an anode of a conventional pulsed ion beam generator, and FIG. 2 is a circuit diagram of an end hall type pulsed ion beam generator for an electron beam deposition apparatus according to the present invention. 3 is a waveform diagram of an anode voltage applied to an anode of a pulsed ion beam generator according to the present invention.

도 2에 도시된 바와같이 본 발명의 펄스 이온빔 발생장치(1)는 크게 나누어 애노드(anode)(10), 가열에 의해 열전자를 방출하기 위한 캐소드(cathode)(20), 및 캐소드에서 방출된 열전자에 의해 진공실 내부로 공급된 Ar 가스와의 충돌에 의해 Ar을 이온화시키는 이온화율을 높이기 위해 열전자의 평균자유행로를 연장시키기위한 자계를 걸어주는 마그네트(magnet)(30)를 구비하며, 챔버 그라운드(50)에 연결된 기판(substrate)(40)과 함께 진공챔버(60) 내부에 위치해 있다.As shown in FIG. 2, the pulsed ion beam generator 1 of the present invention is largely divided into an anode 10, a cathode 20 for emitting hot electrons by heating, and hot electrons emitted from the cathode. And a magnet 30 for applying a magnetic field to extend the average free path of hot electrons to increase the ionization rate of ionizing Ar by collision with the Ar gas supplied into the vacuum chamber. It is located inside the vacuum chamber 60 with a substrate 40 connected to 50.

상기 이온화된 Ar+ 이온을 가속시켜 기판(40)에 충돌시키는 애노드(10)는 스위칭 트랜지스터(70)의 에미터에 접속되고, 스위칭 트랜지스터(70)의 베이스에는 500㎲의 주기를 갖는 고주파 펄스신호를 인가하는 펄스신호 발생부(80)가 접속되며, 스위칭 트랜지스터(70)의 콜렉터에는 400V의 애노드 전압을 인가하기 위한 애노드 파워 서플라이(90)가 접속되어 있다.An anode 10 for accelerating the ionized Ar + ions to collide with the substrate 40 is connected to an emitter of the switching transistor 70, and a high frequency pulse signal having a period of 500 Hz is applied to the base of the switching transistor 70. The pulse signal generator 80 to be applied is connected, and an anode power supply 90 for applying an anode voltage of 400V is connected to the collector of the switching transistor 70.

상기 기판(40)과 챔버 그라운드(50)는 전류 제어용 저항(R10)을 통하여 애노 파워 서플라이(90)의 (-)단자에 연결된다.The substrate 40 and the chamber ground 50 are connected to the negative terminal of the anode power supply 90 through a current control resistor R10.

한편 상기 캐소드(20)는 AC 상용전압을 필요한 전압으로 다운시키기 위한 다운 트랜스포머(M)(100)의 2차측 양단에 연결되어 있고, 2차측 회로에는 흐르는 전류를 측정하기 위한 전류계(110)가 삽입되어 있으며, 또한 상기 다운 트랜스포머(100)의 2차측 중간탭은 전류계(110A)와, 교류를 직류로 정류하기 위한 정류부(120)와, 저항(R20)을 거쳐 상기 스위칭 트랜지스터(70)의 콜렉터에 연결된다.Meanwhile, the cathode 20 is connected to both ends of the down transformer (M) 100 for lowering the AC commercial voltage to a required voltage, and an ammeter 110 for measuring a current flowing therein is inserted into the secondary circuit. In addition, the secondary intermediate tap of the down transformer 100 is connected to the collector of the switching transistor 70 through an ammeter 110A, a rectifier 120 for rectifying alternating current to DC, and a resistor R20. Connected.

한편 상기 펄스 이온빔 발생장치(1)에는 Ar 가스 봄베로부터 진공챔버(60)내부의 전자빔 발생장치(1) 내부로 연결된 공급관(135)에는 공급되는 Ar 가스를 정량공급하기 위한 매스 플로어 콘트롤러(MFC; Mass Flow Controller)(130)가 삽입되어 있다.On the other hand, the pulse ion beam generator (1) includes a mass floor controller (MFC) for quantitatively supplying Ar gas supplied from the Ar gas cylinder to the supply pipe 135 connected to the electron beam generator 1 inside the vacuum chamber 60; Mass Flow Controller 130 is inserted.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 전자빔 증착장치용 펄스 이온빔 발생장치의 작용을 도 3을 참고하여 이하에 상세하게 설명한다.The operation of the pulsed ion beam generator for an electron beam deposition apparatus according to the present invention configured as described above will be described in detail below with reference to FIG. 3.

상기한 엔드홀 타입(end Hall type) 이온빔 발생장치는 이온빔의 출력직경(d)이 110mm이고, 스위칭 트랜지스터(70)에 제어신호로서 인가되는 펄스신호의 주기가 500㎲이며, 이온 가속전압과 이온전류가 각각 400eV, 500mA로 설정된다.The end hall type ion beam generator has an output diameter d of the ion beam of 110 mm, a period of a pulse signal applied to the switching transistor 70 as a control signal is 500 Hz, and an ion acceleration voltage and ion The currents are set at 400 eV and 500 mA, respectively.

먼저 캐소드(20)가 가열되면 이로부터 열전자가 방출되며, 스위칭 트랜지스터(70)는 베이스에 펄스신호 발생장치(80)로부터 500㎲의 주기를 갖는 고주파 펄스신호가 인가됨에 따라 턴온/턴오프를 반복하게 된다. 그결과 에미터와 연결된 애노드(10)에는 도 3에 도시된 바와같이 400V의 크기를 갖는 펄스신호가 인가된다.First, when the cathode 20 is heated, hot electrons are emitted therefrom, and the switching transistor 70 repeatedly turns on and off as a high frequency pulse signal having a period of 500 Hz is applied from the pulse signal generator 80 to the base. Done. As a result, a pulse signal having a magnitude of 400 V is applied to the anode 10 connected to the emitter as shown in FIG. 3.

이경우 펄스신호가 (+)400V 상태인 기간(T1)에는 상기 방출된 열전자가 애노드(10) 쪽으로 이동하게 되어 장치 내부로 주입된 Ar 가스와의 충돌이 일어난다. 따라서 중성의 Ar 원자들은 전자에 의해 여기되어 Ar+ 이온으로 이온화된다.In this case, during the period T1 in which the pulse signal is in a positive (+) 400V state, the emitted hot electrons move toward the anode 10, and collision with Ar gas injected into the device occurs. Thus, neutral Ar atoms are excited by electrons and ionized into Ar + ions.

이경우 이온화된 Ar+ 이온은 전자(e-)와는 반대로 애노드에 걸리는 (+)400V전압에 의해 반발 가속을 받아서 애노드(10)와 대향하여 설치된 기판(40)과 충돌하게 되며, 그 결과 기판(40)은 활성화가 이루어진다.In this case, the ionized Ar + ions are opposed to the electrons (e−) and are accelerated by the positive (+) 400V voltage applied to the anode and collide with the substrate 40 installed opposite to the anode 10, and as a result, the substrate 40 Is activated.

또한 이때 기판(40)과 대향하여 설치된 피증착물질 소오스(5)로부터 증발된 피증착물질이 날라와 기판(40)에 증착이 이루어지게 된다.In this case, the deposition material evaporated from the deposition material source 5 installed to face the substrate 40 is blown off and deposited on the substrate 40.

그후 애노드(10)에 인가되는 펄스신호의 전압이 제로인 기간(T2)에는 캐소드(20)으로 방출된 열전자는 애노드(10)로 향하지 않고 Ar+ 이온의 충돌로 인하여 양성화된 기판(40)으로 향하여 양성화된 기판(40)을 중화시킨다.Thereafter, in the period T2 when the voltage of the pulse signal applied to the anode 10 is zero, the hot electrons emitted to the cathode 20 are not directed to the anode 10 but are posited toward the substrate 40 that is positive due to the collision of Ar + ions. The substrate 40 is neutralized.

이 경우 상기 애노드(10)에 인가되는 펄스신호의 인가기간(T1)을 스위칭 트랜지스터(70)의 베이스에 인가되는 제어펄스의 폭을 조절함에 의해 제어 가능하므로 기판(40)에 대한 활성화와 기판을 최적의 상태로 중화시키는 것이 쉽게 이루어질 수 있고, 또한 본 발명에 따라 애노드(10)에 인가되는 전압은 일정 주기를 갖고 인가되는 펄스파이므로 애노드(10)의 가열을 방지하면서 400eV 이상의 고에너지를 갖는 이온빔의 발생이 가능하게 된다.In this case, since the application period T1 of the pulse signal applied to the anode 10 can be controlled by adjusting the width of the control pulse applied to the base of the switching transistor 70, the activation of the substrate 40 and the substrate are controlled. Neutralization to an optimal state can be easily achieved, and according to the present invention, since the voltage applied to the anode 10 is a pulse wave applied at a constant period, the anode 10 has a high energy of 400 eV or more while preventing heating of the anode 10. The ion beam can be generated.

상기와 같은 본 발명의 펄스 이온빔 발생장치를 구비한 전자빔 증착장비를 사용하여 광학렌즈, 전자파 차폐필터 등에 응용되고 있는 무반사 박막층을 저융점 물질인 폴리카보네이트 기판에 순차적으로 ZnO2, Al2O3, SiO2를 다중 코팅함으로써 얻을 수 있었다.ZnO 2 , Al 2 O 3 , an anti-reflective thin film layer applied to an optical lens, an electromagnetic shielding filter, etc. is sequentially applied to a polycarbonate substrate having a low melting point using an electron beam deposition apparatus having a pulse ion beam generator according to the present invention as described above. It could be obtained by multiple coating of SiO 2 .

이경우 코팅 공정조건은 초기 진공도 2 ×10-5Torr, Ar 가스의 유입량은 110sccm, 기판의 가열온도는 80℃로 설정한 상태에서, 이온빔의 애노드 전압을 DC타입의 종래기술과 펄스 타입의 본 발명에 대하여 각각 180V, 350V로 인가하여 코팅을 수행하였다.In this case, the coating process conditions are the initial vacuum degree 2 × 10 -5 Torr, the Ar gas flow rate is 110sccm, the heating temperature of the substrate is set to 80 ℃, the anode voltage of the ion beam of the DC type prior art and the pulse type of the present invention The coating was performed by applying 180V and 350V respectively.

이와같이 기판에 증착시킨 다중 코팅막의 반사율은 종래방법인 경우 0.48이나, 본 발명 방법에서는 반사율이 크게 작아진 0.35인 무반사 코팅막이 얻어졌다.Thus, the reflectance of the multiple coating film deposited on the substrate was 0.48 in the conventional method, but the antireflective coating film of 0.35 in which the reflectance was greatly reduced was obtained in the method of the present invention.

이 경우 코팅된 박막과 기판(모재)의 밀착력 또한 우수한 것으로 나타나는데 이는 이온빔 에너지의 향상에 의해 박막의 밀도가 벌크(bulk)와 유사하게 된 것을 나타낸다.In this case, the adhesion between the coated thin film and the substrate (base material) also appears to be excellent, indicating that the density of the thin film is similar to the bulk due to the improvement of the ion beam energy.

상기와 같이 본 발명에서는 기판의 중화 문제를 펄스의 전압인가 폭을 조절함에 의해 해결하였고, 애노드(양극)의 과열 문제 또한 펄스파의 적용으로 해결하여 400eV 이상의 에너지를 갖는 이온빔의 발생이 가능하게 되었다.As described above, in the present invention, the neutralization problem of the substrate was solved by controlling the voltage application width of the pulse, and the overheating problem of the anode (anode) was also solved by applying the pulse wave, thereby making it possible to generate an ion beam having an energy of 400 eV or more. .

이는 분자등의 이동도 향상은 물론 장비의 대형화를 이룩할 수 있게 되었다. 또한 유리는 물론 아크릴과 폴리머 필름 등의 저융점 물질을 포함한 어떠한 모재에도 코팅이 가능하며, 반영구적이고 우수한 광학적 전기적 특성을 갖는 거울, 전자파 차폐필터, 보안필터 등과 같은 특수한 기능성 광학제품을 생산할 수 있게 되었다.This can improve the mobility of molecules, etc., as well as increase the size of the equipment. In addition, glass can be coated on any base material including low melting materials such as acrylic and polymer films, and special functional optical products such as mirrors, electromagnetic shielding filters, and security filters with semi-permanent and excellent optical and electrical properties can be produced. .

상기한 바와같이 본 발명에서는 애노드에 펄스형 전압을 인가함에 의해 기판을 최적의 상태로 중화시킬 수 있고 펄스파 발생장치로부터 공급되는 펄스전압의 폭을 조절함에 의해 양극의 가열을 방지한 상태에서 400eV 이상의 고에너지를 갖는 이온빔의 발생이 가능하여, 유리는 물론 아크릴과 폴리머 필름 등의 저융점 물질을 포함한 어떠한 모재에도 증착이 가능하고 분자들의 이동도 향상과 장비의 대형화를 이룰 수 있으며, 증착막은 밀착력이 높고 광학적/물리적 특성이 우수한 성질을 나타낸다.As described above, in the present invention, by applying a pulsed voltage to the anode, the substrate can be neutralized in an optimal state, and 400 eV is prevented from being heated by controlling the width of the pulse voltage supplied from the pulse wave generator. It is possible to generate ion beams with high energy, which can be deposited on any base material including glass, low melting point materials such as acrylic and polymer films, and can improve the mobility of molecules and increase the size of equipment. This high and optical / physical property shows excellent properties.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with reference to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and is not limited to the spirit of the present invention. Various changes and modifications can be made by those who have

Claims (2)

기판에 소오스 물질을 증착시키기 위한 전자빔 증착장치의 이온빔 발생장치에 있어서,An ion beam generator of an electron beam evaporation apparatus for depositing a source material on a substrate, 펄스 폭 조절이 가능한 펄스신호를 발생하기 위한 펄스신호 발생수단과,Pulse signal generating means for generating a pulse signal capable of adjusting the pulse width; 상기 펄스신호의 인가에 따라 고압의 펄스형 전압신호를 출력하는 스위칭 트랜지스터와,A switching transistor for outputting a high voltage pulse type voltage signal in response to the application of the pulse signal; 가열에 의해 열전자를 방출하기 위한 캐소드와,A cathode for emitting hot electrons by heating, 상기 방출된 열전자에 의해 이온화되는 Ar 가스를 공급하기 위한 Ar 가스 공급수단과,Ar gas supply means for supplying Ar gas ionized by the emitted hot electrons, 상기 스위칭 트랜지스터의 출력에 접속되어 펄스형 전압신호가 인가되는 제1기간에는 상기 열전자를 흡인하고, 이온화된 Ar 이온을 반발 가속시키기 위한 애노드로 구성되어,An anode for sucking the hot electrons and repulsing the ionized Ar ions in a first period connected to an output of the switching transistor and applying a pulsed voltage signal, 상기 제1기간에 반발 가속된 Ar 이온에 의해 양성화된 상기 기판을 상기 펄스형 전압신호의 전압이 인가되지 않는 제2기간 동안 상기 방출된 열전자를 이용하여 중화시키는 것을 특징으로 하는 전자빔 증착장치의 이온빔 발생장치.The ion beam of the electron beam deposition apparatus is neutralized by the emitted hot electrons during a second period in which the voltage of the pulsed voltage signal is not applied. Generator. 애노드에 펄스형 전압이 인가되는 제1기간 동안 캐소드로부터 방출된 열전자에 의해 Ar 가스를 이온화함과 동시에 이온화된 Ar 이온을 반발 가속시켜 기판을 활성화시키는 단계와,Activating the substrate by ionizing Ar gas by the hot electrons emitted from the cathode during the first period of applying the pulsed voltage to the anode and simultaneously accelerating the ionized Ar ions; 상기 Ar 이온에 의해 양성화된 상기 기판을 상기 펄스형 전압신호의 전압이 인가되지 않는 제2기간 동안 상기 방출된 열전자를 이용하여 중화시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자빔 증착장치의 이온빔 발생방법.And neutralizing the substrate, which is positively formed by the Ar ions, with the emitted hot electrons during a second period in which the voltage of the pulsed voltage signal is not applied.
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